Line giao tiếp STM32, Cảm biến dò line + L298 + Động cơ V1 + STM

1. Linh kiện cần thiết làm mạch cảm biến Line giao tiếp STM32

1.1 Vi điều khiển STM Line giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

STM32 là một trong những dòng chip phổ biến của ST với nhiều họ thông dụng như F0,F1,F2,F3,F4….. Stm32f103 thuộc họ F1 với lõi là ARM COTEX M3. STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz. Giá thành cũng khá rẻ so với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự. Mạch nạp cũng như công cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng. Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điều khiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay và thuốc, máy tính và thiết bị ngoại vi chơi game, GPS cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lập trình PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội bộ… Phần mềm lập trình: có khá nhiều trình biên dịch cho STM32 như IAR Embedded Workbench, Keil C… Ở đây mình sử dụng Keil C nên các bài viết sau mình chỉ đề cập đến Keil C.

Thông tin khác

Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt. Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, …

b. Sơ lược về STM32:

• 1 cổng Mini USB dùng để cấp nguồn, nạp cũng như debug.
• 2 MCU bao gồm 1 MCU nạp và 1 MCU dùng để lập trình.
• Có chân Output riêng cho các chân mạch nạp trên MCU1.
• Có chân Output đầy đủ cho các chân MCU2.
• Chân cấp nguồn ngoài riêng cho MCU2 nếu không sử dụng nguồn từ USB.
• Thạch anh 32,768khz dùng cho RTC và Backup.
• Chân nạp dùng cho chế độ nạp boot loader.
• Nút Reset ngoài và 1 led hiển thị trên chân PB9, 1 led báo nguồn cho MCU2.

c.Thông số kỹ thuật STM32

• Vi điều khiển: STM32F103C8T6.
• Điện áp cấp 5VDC qua cổng Micro USB sẽ được chuyển đổi thành 3.3VDC qua IC nguồn và cấp cho Vi điều khiển chính.
• Tích hợp sẵn thạch anh 8Mhz.
• Tích hợp sẵn thạnh anh 32Khz cho các ứng dụng RTC.
• Ra chân đầy đủ tất cả các GPIO và giao tiếp: CAN, I2C, SPI, UART, USB,…
• Tích hợp Led trạng thái nguồn, Led PC13, Nút Reset.
• Kích thước: 53.34 x 15.24mm

•  Sử dụng với các mạch nạp:
  • ST-Link Mini
  • J-link
  • USB TO COM
• Kết nối chân khi nạp bằng ST-Link Mini
• Nạp theo chuẩn SWD
  • TCK — SWCLK
  • TMS — SWDIO
  • GND — GND
  • 3.3V — 3.3V

d. Cấu hình 

• ARM 32-bit Cortex M3 với clock max là 72Mhz.
• Bộ nhớ:
  • 64 kbytes bộ nhớ Flash(bộ nhớ lập trình).
  • 20kbytes SRAM.
• Clock, reset và quản lý nguồn.
  • Điện áp hoạt động 2.0V -> 3.6V.
  • Power on reset(POR), Power down reset(PDR) và programmable voltage detector (PVD).
  • Sử dụng thạch anh ngoài từ 4Mhz -> 20Mhz.
  • Thạch anh nội dùng dao động RC ở mode 8Mhz hoặc 40khz.
  • Sử dụng thạch anh ngoài 32.768khz được sử dụng cho RTC.
• Trong trường hợp điện áp thấp:
  • Có các mode :ngủ, ngừng hoạt động hoặc hoạt động ở chế độ chờ.
  • Cấp nguồn ở chân Vbat bằng pin để hoạt động bộ RTC và sử dụng lưu trữ data khi mất nguồn cấp chính.
• 2 bộ ADC 12 bit với 9 kênh cho mỗi bộ.
  • Khoảng giá trị chuyển đổi từ 0 – 3.6V.
  • Lấy mẫu nhiều kênh hoặc 1 kênh.
  • Có cảm biến nhiệt độ nội.
• DMA: bộ chuyển đổi này giúp tăng tốc độ xử lý do không có sự can thiệp quá sâu của CPU.
  • 7 kênh DMA.
  • Hỗ trợ DMA cho ADC, I2C, SPI, UART.
• 7 timer.
  • 3 timer 16 bit hỗ trợ các mode IC/OC/PWM.
  • 1 timer 16 bit hỗ trợ để điều khiển động cơ với các mode bảo vệ như ngắt input, dead-time..
  • 2 watdog timer dùng để bảo vệ và kiểm tra lỗi.
  • 1 sysTick timer 24 bit đếm xuống dùng cho các ứng dụng như hàm Delay….
• Hỗ trợ 9 kênh giao tiếp bao gồm:
  • 2 bộ I2C(SMBus/PMBus).
  • 3 bộ USART(ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control).
  • 2 SPIs (18 Mbit/s).
  • 1 bộ CAN interface (2.0B Active)
  • USB 2.0 full-speed interface
• Kiểm tra lỗi CRC và 96-bit ID.

e.Bộ nhớ

Vi điều khiển ATmega328:

• 64 KB bộ nhớ Plash: trong đó bootloader chiếm 0.5KB.
• 20 KB cho SRAM: (Static Random Access Menory): giá trị các biến khai báo sẽ được lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng tốn nhiều bộ nhớ RAM. Khi mất nguồn dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
• 1 KB cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): Là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây và không bị mất dữ liệu khi mất nguồn.

1.2 Cảm biến Line giao tiếp STM32

a. Giới thiệu 

b. Thông số kỹ thuật

• Nguồn cung cấp: 5VDC.
• Mạch sử dụng chip so sánh LM393.
• Dòng điện tiêu thụ: <10mA.
• Dải nhiệt độ hoạt động: 0oC ~ 50oC.
• Ngõ giao tiếp: 3 dây VCC, GND, DO
• Mức tín hiệu ngõ ra: TTL.
• Kích thước: 3.2 x 1.4mm.

c. Nguyên lý hoạt động

• Kết nối GND với GND, VCC đến 2.4-5VDC.
• Để có hiệu suất tốt nhất, hãy sử dụng nguồn cung cấp ổn định nhất (trên Arduino, đây sẽ là nguồn cung cấp 3.3V).
• Dạng nhận biết màu trắng hoặc đen thông qua xuất hiện từ chân OUT.
• Các đầu ra sẽ có tín hiệu logic khác nhau phù hợp cho màu trắng hoặc đen.

d. Ứng dụng

• Hệ thống phân biệt màu sản phẩm trắng và đen
• Mạch gián điệp
• Tự động hóa trong gia đình
• Người máy
• Mạch xe vận chuyển dò line
• Nhận biết trời sáng hoặc tối
• Nhận diện phát hiện bật cản

1.3 Module l298 điều khiển động cơ dc dùng Line giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

b. Thông số kỹ thuật

• Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H.
• Điện áp điều khiển: +5 V ~ +35 V
• Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A
• Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V
• Dòng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA
• Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
• Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃

c. Sơ đồ chân module L298

• 12V power, 5V power: là 2 chân cấp nguồn trực tiếp đến động cơ .
• Power GND : là chân GND cấp nguồn cho động cơ
• 2 Jump A enable và B enable dùng cho phép động cơ chạy hoặc dừng
•  IN1, IN2, IN3, IN4: Là 4 chân input , chức năng nhận tín hiệu từ vi điều khiển hoặc Arduino để điều khiển động cơ
• Output A: nối với động cơ A. bạn chú ý chân +, -. Nếu bạn nối ngược thì động cơ sẽ chạy ngược. Và chú ý nếu bạn nối động cơ bước, bạn phải đấu nối các pha cho phù hợp

1.4 Động cơ dc 12v giảm tốc V1 dùng Line giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

• Động cơ DC giảm tốc V1 là loại được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất hiện nay cho các thiết kế Robot đơn giản, động cơ DC giảm tốc V1 có chất lượng và giá thành vừa phải cùng với khả năng dễ lắp ráp của nó đem đến chi phí tiết kiệm và sự tiện dụng cho người sử dụng, các bạn khi mua động cơ giàm tốc V1 có thể mua thêm gá bắt động cơ vào thân Robot cũng như bánh xe tương thích.
• Động cơ DC giảm tốc V1 1:48 hộp số kim loại có trục quay và bánh răng của hộp số được làm bằng kim loại cho tuổi thọ và độ bền cao hơn các loại bằng nhựa (các loại bằng nhựa khi chạy 1 thời gian sẽ bị tình trạng các bánh răng nhựa bị rơ, kẹt khiến cho vận tốc động cơ thay đổi theo thời gian), thích hợp để lắp ráp các mô hình Robot, Cơ khí đơn giản.

b. Thông số kỹ thuật

• Điện áp hoạt động: 3V~ 9V DC (Hoạt động tốt nhất từ 6 – 8V)
• Dòng không tải: 70mA (250mA MAX)
• Mômen xoắn cực đại: 800gf cm min 1:48 (3V)
• Tốc độ không tải: 125 Vòng/ 1 Phút (3V) (Với bánh 66mm: 26m/1p) 208 Vòng/ 1 Phút (5V) (Với bánh 66mm: 44m/1p)

1.5 Khung xe dùng Line giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

b. BÁNH XE

c. ĐỘNG CƠ

d. KHUNG XE ROBOT 3 BÁNH

2. Hướng dẫn đồ án Line giao tiếp STM32 điều khiển xe dò line

Phần này chưa được chia sẻ.

LIÊN HỆ thông tin ở TẠI ĐÂY để được hổ trợ tốt hơn.

Phần cứng

Phần mềm

// Định nghĩa các chân
int ENA = 3;
int IN1 = 1;
int IN2 = 2;

int ENB = 6;
int IN3 = 4;
int IN4 = 5;

// tốc độ động cơ là 80
#define ENASpeed 80
#define ENBSpeed 80

// khai báo tất cả các cảm biến điều không tín hiệu)

int Sensor1 = 0;
int Sensor2 = 0;
int Sensor3 = 0;
int Sensor4 = 0;

void setup() {

  pinMode(ENA, OUTPUT);
  pinMode(IN1, OUTPUT);
  pinMode(IN2, OUTPUT);

  pinMode(ENB, OUTPUT);
  pinMode(IN3, OUTPUT);
  pinMode(IN4, OUTPUT);

  pinMode(Sensor1, INPUT);
  pinMode(Sensor2, INPUT);
  pinMode(Sensor3, INPUT);
  pinMode(Sensor4, INPUT);

}

void loop(){

  //đọc giá trị các chân
  analogWrite(ENA, ENASpeed);
  analogWrite(ENB, ENBSpeed);

// đọc cảm biến là sáng nếu vào đường đen, đèn cảm biến tắt khi lệch đường
  Sensor1 = digitalRead(8);
  Sensor2 = digitalRead(9);
  Sensor3 = digitalRead(10);
  Sensor4 = digitalRead(11);

  if(Sensor4 == HIGH && Sensor3 == HIGH && Sensor2 == LOW && Sensor1 == LOW){

// rẻ trái nếu cảm biến 3 và 4 lệch đường
//động cơ trái dừng
    digitalWrite(IN1, LOW);
    digitalWrite(IN2, LOW);

    //motor B Forward
// động cơ phải tiến
    digitalWrite(IN3, LOW);
    digitalWrite(IN4, HIGH);
 
  }

  else if (Sensor4 == LOW && Sensor3 == LOW && Sensor2 == HIGH && Sensor1 == HIGH){

// rẻ trái nếu cảm biến 1 và 2 lệch đường
// động cơ trái tiến
    digitalWrite(IN1, LOW);
    digitalWrite(IN2, HIGH);

 
//động cơ phải dừng
    digitalWrite(IN3, LOW);
    digitalWrite(IN4, LOW);

  }

  else if (Sensor4 == LOW && Sensor3 == LOW && Sensor2 == LOW && Sensor1 == LOW){

//tất cả động cơ dừng lại nếu xe hoàn toàn lệch khỏi đường
    digitalWrite(IN1, LOW);
    digitalWrite(IN2, LOW);
    digitalWrite(IN3, LOW);
    digitalWrite(IN4, LOW);
 
  }

   else if (Sensor4 == HIGH && Sensor3 == HIGH && Sensor2 == HIGH && Sensor1 == HIGH){

//tất cả động cơ dừng lại nếu tất cả cá cảm biến điều trên đường

    digitalWrite(IN1, LOW);
    digitalWrite(IN2, LOW);
    digitalWrite(IN3, LOW);
    digitalWrite(IN4, LOW);
  }

  else{

    //if(Sensor4 == LOW && Sensor3 == HIGH && Sensor2 == HIGH && Sensor1 == LOW

// nếu cảm biến 4 và 1 nằm ngoài đường đen, cảm biến 2,3 trên đường đen thì xe chạy tới
    digitalWrite(IN1, LOW);
    digitalWrite(IN2, HIGH);
    digitalWrite(IN3, LOW);
    digitalWrite(IN4, HIGH);
  }
}

3. Hoạt động của mạch cảm biến line giao tiếp STM32

4. Hoạt động mạch cảm biến line giao tiếp STM32 các bạn xem video:

Ngoài ra còn nhiều Phần và các môn khác

Đồ án điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 1 Mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 2 Thiết kế mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 3 Vi xử lý, Lập trình vi điều khiển Pic – 8051 – Avr – Phần 4 Tổng hợp File ĐỒ ÁN Điện tử cơ bản Tổng hợp File ĐỒ ÁN Viễn thông Tổng hợp File ĐỒ ÁN PLC Tổng hợp File ĐỒ ÁN Cung cấp điện

Chúc các bạn thành công…!!!